(57)【要約】【課題】戻り光の可干渉性が強くても、光検出器内の多重反射による干渉の発生を有効に防止でき、良好な再生性能を得ることができる光ヘッドを提供する。【解決手段】半導体レーザ１からの光束を、往復光路分離手段３および対物レンズ８を経て光記録媒体１３へ照射し、往復光路分離手段３で分離される光記録媒体１３からの戻り光を受光手段４，５で受光して、情報の再生を行う光ヘッドにおいて、受光手段４，５に入射する戻り光の開口数をＮＡとするとき、受光手段４，５に入射する戻り光の光軸の入射角を、ｓｉｎ−１（ＮＡ）よりも大きくする。【選択図】図１
2005135517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからの光束を、往復光路分離手段および対物レンズを経て光記録媒体へ照射し、上記往復光路分離手段で分離される上記光記録媒体からの戻り光を受光手段で受光して、情報の再生を行う光ヘッドにおいて、
上記受光手段に入射する戻り光の開口数をＮＡとするとき、上記受光手段に入射する戻り光の光軸の入射角を、ｓｉｎ−１（ＮＡ）よりも大きくしたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
上記往復光路分離手段と上記受光手段との間に、上記光記録媒体からの戻り光を上記受光手段に集光させる集光レンズを配置し、この集光レンズの開口数を、（（集光レンズの有効径／２）／集光レンズの焦点距離）、としたことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
【請求項３】
上記往復路分離手段による往路と復路との分離角を９０度以外の角度としたことを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
上記往復路分離手段と上記受光手段との聞に、上記戻り光の光軸の向きを変更する光軸変換手段を配置したことを特徴とする請求項１，２または３に記載の光ヘッド。
【請求項５】
上記光軸変換手段は四角形プリズムからなり、
該四角形プリズムは、上記受光手段の入射面と平行な出射面と、上記戻り光の光軸が入射角４５以外の角度で入射する光反射面とを有し、該光反射面で反射される戻り光を上記出射面を経て上記受光手段に入射させるように構成したことを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して情報を記録または再生するのに用いる光ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ヘッドとして、例えば図４に示すような光磁気ディスクに対して情報の記録・消去・再生を行うものが知られている。
【０００３】
この光ヘッドは、光磁気ディスク２１３の内周エリアから外周エリアまで光束を導くための可動ピックアップ（以下ＭＰＵと称す）２１５と、光源および再生系を備えた固定ピックアップ（以下ＦＰＵと称す）２１４とを有する分離型のものである。この光ヘッドにおいては、ＦＰＵ２１４において、半導体レーザ２０１から直線状に偏光した発散光を出射させ、この発散光をコリメータレンズ２０２で平行光とした後、往復光路分離手段であるビームスプリッタ２０３に入射させて、このビームスプリッタ２０３を透過した光をＭＰＵ２１５に入射させ、ＭＰＵ２１５において、立ち上げミラー２０６を経て対物レンズ２０８により光磁気ディスク２１３の記録面に光スポットとして集光して、情報の記録、消去あるいは再生を行うようにしている。
【０００４】
なお、情報の再生においては、光磁気ディスク２１３には、情報が磁化の方向によって記録されており、集光された光スポットはカー効果により偏光方向が磁化の方向に応じて反対方向に回転されて反射される。この光磁気ディスク２１３からの戻り光は、対物レンズ２０８および立ち上げミラー２０６を経てＦＰＵ２１４のビームスプリッタ２０３に入射し、ここで反射された戻り光は、１／２波長板２１０によりその偏光方向が４５度回転された後、集光レンズ２１２で集光されて偏光ビームスプリッタ２０９により互いに直交する偏光成分に分離されて、偏光ビームスプリッタ２０９をそのまま透過した光は光検出器２０４で受光され、偏光ビームスプリッタ２０９の内部で反射した後透過した光は光検出器２０５で受光されて、これら光検出器２０４，２０５の出力に基づいて、情報の再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得るようにしている。
【０００５】
ここで、光検出器２０５は、例えば図５に拡大断面図を示すように、光を受光する受光部２０５ｂ上にモールドパッケージを設けて構成され、戻り光が入射角０度で入射するように配置して、表面２０５ａに入射した戻り光を表面２０５ａと面２０５ｃとを透過させて受光部２０５ｂで受光するようにしている。光検出器２０４も、光検出器２０５と同様に構成配置している。
【０００６】
しかし、上記の光ヘッドにおいては、半導体レーザ２０１から出射される光の可干渉性が強いため、光検出器２０５を戻り光が入射角０度で入射するように配置すると、入射した戻り光の一部が受光部２０５ｂの表面で反射し、その反射した光が面２０５ｃで再度反射され、あるいは面２０５ｃを透過して表面２０５ａで再度反射されて受光部２０５ｂに入射する多重反射が生じて受光部２０５ｂ上に干渉が発生し、これにより光量変動が生じて、その光量変動がノイズとなって再生信号が劣化するという問題がある。このような問題は、光検出器２０４においも同様に生じる。
【０００７】
この可干渉性による問題を解決する方法として、半導体レーザ２０１の出力電流値（Ｉｏｐ）と発振電流閾値（Ｉｔｈ）との差より十分大きい高周波（数百ＭＨｚ）の変調を半導体レーザ２０１の出力電流に重畳して、半導体レーザ２０１から出射される光を高速にｏｎ／ｏｆｆスイッチングして半導体レーザ２０１の発振モードをシングルモード（縦単一モード）からマルチモード（縦多モード）に変換し、これにより半導体レーザ２０１から出射される光の可干渉性を弱めることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】茅根直樹、他２名「高周波発振回路を付加し、戻り光による雑音を許容値以下に抑えた半導体レーザ」日経エレクトロニクス、１９８３．１０．１０、ｐ．１７３−１７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年の光磁気ディスクでは、高密度化技術として磁気超解像（以下、ＭＳＲと称す）技術を用いることで、高密度化を図るＧＩＧＡＭＯディスクが普及しつつある。このＭＳＲ技術では、光磁気ディスク上の情報を再生する際に、通常の光磁気ディスク再生時と比較して５倍程度の高出力の光をディスク上に集光させる必要があるため、半導体レーザから出射される光出力を高くする必要がある。
【０００９】
しかし、半導体レーザから出射される光出力を高くすると、半導体レーザの出力電流値（Ｉｏｐ）と発振電流閾値（Ｉｔｈ）との差が大きくなるため、半導体レーザの出力電流に高周波重畳を行っても、高周波の変調度が半導体レーザの発振電流閾値（Ｉｔｈ）を切ることができなくなる。このため、半導体レーザからの出射光をシングルモードからマルチモードに変換することができなくなって、光検出器内での多重反射による干渉の発生を防止することができず、再生信号が劣化するという問題が生じることになる。
【００１０】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、戻り光の可干渉性が強くても、光検出器内の多重反射による干渉の発生を有効に防止でき、良好な再生性能を得ることができる光ヘッドを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、半導体レーザからの光束を、往復光路分離手段および対物レンズを経て光記録媒体へ照射し、上記往復光路分離手段で分離される上記光記録媒体からの戻り光を受光手段で受光して、情報の再生を行う光ヘッドにおいて、
上記受光手段に入射する戻り光の開口数をＮＡとするとき、上記受光手段に入射する戻り光の光軸の入射角を、ｓｉｎ−１（ＮＡ）よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光ヘッドにおいて、上記往復光路分離手段と上記受光手段との間に、上記光記録媒体からの戻り光を上記受光手段に集光させる集光レンズを配置し、この集光レンズの開口数を、（（集光レンズの有効径／２）／集光レンズの焦点距離）、としたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の光ヘッドにおいて、上記往復路分離手段による往路と復路との分離角を９０度以外の角度としたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の光ヘッドにおいて、上記往復路分離手段と上記受光手段との聞に、上記戻り光の光軸の向きを変更する光軸変換手段を配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光ヘッドにおいて、上記光軸変換手段は四角形プリズムからなり、
該四角形プリズムは、上記受光手段の入射面と平行な出射面と、上記戻り光の光軸が入射角４５度以外の角度で入射する光反射面とを有し、該光反射面で反射される戻り光を上記出射面を経て上記受光手段に入射させるように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受光手段に入射する戻り光の開口数をＮＡとするとき、該受光手段に入射する戻り光の光軸の入射角を、ｓｉｎ−１（ＮＡ）よりも大きくしたので、戻り光の可干渉性が強い場合であっても、受光手段を構成する光検出器内での多重反射による干渉の発生を有効に防止でき、良好な再生性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による光ヘッドの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１乃至図３は本発明の一実施の形態を示すもので、図１は光ヘッドの要部構成図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１に示す光検出器に入射する戻り光の光軸の入射角および再生パワーを変化させたときのエラーレートの実験結果を示す図である。
【００１９】
本実施の形態は、光磁気ディスクに対して情報の記録・消去・再生を行う光ヘッドを示すものである。この光ヘッドは、光磁気ディスク１３の内周エリアから外周エリアまで光束を導くためのＭＰＵ１２と、光源および再生系を備えたＦＰＵ１４とを有する分離型のもので、ＭＰＵ１２は、ミラープレート６および対物レンズ８を有しており、ＦＰＵ１４は、半導体レーザ１、コリメータレンズ２、往復光路分離手段であるビームスプリッタ３、受光手段である光検出器４，５、光軸変換手段である偏光ビームスプリッタ９、１／２波長板１０、集光レンズ１１を有している。また、ＦＰＵ１４は、半導体レーザ１、光検出器４、光検出器５をそれぞれ当て付けるための基準面１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、ビームスプリッタ３、偏光ビームスプリッタ９を貼り付けるための基準面１４ｄとを有しており、これら基準面１４ａ〜１４ｄをコリメータレンズ２から出射された光束の光軸１５ａに対して、垂直または平行とすることで、加工性を容易とし、低価格化を図っている。
【００２０】
以下、本実施の形態の光ヘッドによる情報の記録・再生方法について説明する。
【００２１】
本実施の形態では、半導体レーザ１から、紙面に対して平行な方向に直線状に偏光（以下Ｐ偏光と称す）した波長６８５ｎｍの発散光を出射させる。この半導体レーザ１から出射された発散光は、コリメータレンズ２で平行光とした後、ビームスプリッタ３に入射する。
【００２２】
ビームスプリッタ３は、第１のプリズム３ａおよび第２のプリズム３ｂを、誘電体多層膜３ｃを介して接合して構成されており、誘電体多層膜３ｃは、半導体レーザ１から出射したＰ偏光の光束を光磁気ディスク１３に導くと共に、光磁気ディスク１３からの戻り光を光検出器４，５に導くため、Ｐ偏光の光束は例えば約８０％透過して約２０％反射し、Ｓ偏光の光束は光磁気ディスク１３からの戻り光に含まれているカー効果による光磁気信号成分を効率良く光検出器４，５に導くために、その反射率がほぼ１００％に構成されている。本実施の形態では、このビームスプリッタ３を、コリメータレンズ２から出射された光束の光軸１５ａに対して３度回転して配置して、往路と復路との分離角が９０度以外の角度となるようにしている。
【００２３】
ビームスプリッタ３を透過した光束は、ＦＰＵ１４を出射してＭＰＵ１２に入射し、ミラープレート６によって光路が９０度折り曲げられた後、対物レンズ８により光磁気ディスク１３の記録面に光スポットとして集光され、これにより情報の記録、消去あるいは再生が行われる。なお、図１では、説明の都合上、ＦＰＵ１４とＭＰＵ１２との間で光軸周りに９０度回転して表示している。
【００２４】
情報の再生においては、光磁気信号の情報が光磁気ディスク１３に磁化の方向により記録されており、集光された光スポットはカー効果により偏光方向が磁化の方向に応じて反対方向に回転されるので、その偏光の回転成分を検出して情報の再生が行われる。
【００２５】
すなわち、光磁気ディスク１３からの反射光は、対物レンズ８および立ち上げミラー６を経てＭＰＵ１２からＦＰＵ１４のビームスプリッタ３に入射する。ここで、ビームスプリッタ３に入射する光磁気ディスク１３からの戻り光は、上述したようにカー効果により偏光面が回転しているので、Ｓ偏光成分が含まれている。このＳ偏光成分は、その殆どが誘電体多層膜３ｃで反射され、Ｐ偏光成分はその約２０％が誘電体多層膜３ｃで反射される。
【００２６】
ビームスプリッタ３で反射された戻り光は、１／２波長板１０によりその偏光方向が４５度回転された後、集光レンズ１１で集光されて偏光ビームスプリッタ９に入射する。
【００２７】
本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ９を、図２に図１のＡ−Ａ線断面図を示すように、角度θ１が４３度の第１プリズム９ａと第２プリズム９ｂとを光反射面である誘電体多層膜９ｃを介して接合してなる四角形プリズムで構成する。なお、誘電体多層膜９ｃは、直交する偏光成分を分離するため、Ｐ偏光の光束は約１００％透過し、Ｓ偏光の光束は約１００％反射するように構成する。
【００２８】
このようにして、偏光ビームスプリッタ９の誘電体多層膜９ｃに対して、光磁気ディスク１３からの戻り光を、その光軸１５ｂの入射角が４７度で入射させて、互いに直交する偏光成分に分離する。
【００２９】
偏光ビームスプリッ９をそのまま透過した戻り光は光検出器４で受光し、偏光ビームスプリッタ９の誘電体多層膜９ｃで反射されて出射面９ｄを出射した戻り光は光検出器５で受光して、これら光検出器４，５の出力に基づいて情報の再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を得る。
【００３０】
本実施の形態の光ヘッドによると、ビームスプリッタ３は、コリメータレンズ２から出射された光束の光軸１５ａに対して３度回転して配置されているので、その誘電体多層膜３ｃで反射されてビームスプリッタ３を出射する光磁気ディスク１３からの戻り光の光軸１５ｂは、コリメータレンズ２から出射された光束の光軸１５ａに対して、直交方向から６度傾いた方向となる。このため、偏光ビームスプリッタ９をそのまま透過した戻り光の光軸１５ｂは、基準面１４ｂに当て付けられた光検出器４に対して、入射角θ２が６度となる。
【００３１】
また、偏光ビームスプリッタ９の誘電体多層膜９ｃで反射された戻り光は、光軸１５ｂから９４度方向に光路が変換され、出射面９ｄに入射角４度で入射し、偏光ビームスプリッタ９の硝材の屈折率を１.５１３０１（ＢＫ７の波長６８５ｎｍでの屈折率）とした場合、出射面９ｄを出射角が約６度で出射して光検出器５に入射することになる。
【００３２】
ここで、光検出器５と偏光ビームスプリッタ９の出射面９ｄとは、上述したようにＦＰＵ１４の加工上から平行に配置されているので、偏光ビームスプリッタ９で光路を変換された戻り光の光軸１５ｃは、基準面１４ｃに当て付けられた光検出器５に対して、入射角θ３が約６度となる。
【００３３】
したがって、かかる構成において、例えば、集光レンズ１１の焦点距離を２３ｍｍ、集光レンズ１１に入射する戻り光の光束半径を対物レンズ８の瞳径１.３７５ｍｍとすると光検出器４および５に入射する戻り光の開口数ＮＡは、約０.０６となり、最大角は３.４度となる。
【００３４】
このように、光検出器４および５に入射する光束の光軸の入射角（６度）＞ｓｉｎ−１（ＮＡ）（最大角３.４度）、となるように構成すれば、光検出器４および５に入射する光線は、全て入射角が０度以上となるので、光検出器４および５の内部での多重反射による干渉の発生を防止することができる。
【００３５】
図３は、上記構成において、ＭＳＲ記録再生媒体（ＧＩＧＡＭＯディスク）からなる光磁気ディスク１３を、光検出器５への戻り光の光軸の入射角および再生パワーを変化させて再生したときのエラーレートの実験結果を示すもので、横軸は再生パワーを示し、縦軸はエラーレートを示している。
【００３６】
上述したように、再生パワーが上がると、半導体レーザ１の出射パワーを上げる必要があるため、高周波重畳を行っても高周波の変調度が半導体レーザ１の発振電流閾値（Ｉｔｈ）を切ることができなくなってしまい、半導体レーザ１からの出射光をシングルモードからマルチモードに変換することができなくなり、可干渉性が強くなる。
【００３７】
このため、再生パワーが高い状態では、光検出器５への戻り光の光軸の入射角を０度にすると、図３から明らかなように、再生パワーが高くなるにつれて光検出器５内での多重反射による干渉の影響でエラーレートが悪化することがわかる。
【００３８】
これに対して、光検出器５への戻り光の光軸の入射角を、０度以外、特にｓｉｎ−１（ＮＡ）よりも大きい４度、６度あるいは７度にすると、より安定したエラーレートが得られることがわかる。
【００３９】
なお、対物レンズ８の組み立て上の位置精度、あるいは光磁気ディスク１３に対する対物レンズ８のフォーカス追従、トラック追従によるシフトによって、集光レンズ１１に入射する戻り光の中心が集光レンズ１１の中心からずれて、光検出器４および５に入射する戻り光のＮＡが大きくなっていることが予測される。この点を考慮すると、光検出器４および５に入射する戻り光のＮＡは、（集光レンズ１１の有効径／２）／集光レンズ１１の焦点距離、とするのが好ましい。
【００４０】
本発明は、上述した光磁気ディスクに対して情報の記録・消去・再生を行う光ヘッドに限らず、上述した光磁気ディスクを含む他の公知の光記録媒体に対して、少なくとも情報の再生を行う光ヘッドに有効に適用することができる。また、本発明は、上記実施の形態に示した分離型の光ヘッドに限らず、全体を光記録媒体のトラックを横切る方向に移動可能にした一体型のものにも有効に適用することできる。さらに、半導体レーザも、波長６８５ｎｍのものに限らず、任意の波長のものを用いることができる。
【００４１】
また、上記実施の形態では、ビームスプリッタ３を、コリメータレンズ２から出射される光束の光軸１５ａに対して３度回転して配置することにより、ビームスプリッタ３での往路と復路との分離角を９０度以外の角度としたが、ビームスプリッタ３の光軸１５ａに対する傾き角度（回転角度）は、３度に限らず、往路と復路との分離角が９０度以外の角度になれば、任意の角度に設定することができる。
【００４２】
さらに、上記実施の形態では、偏光ビームスプリッタ９を、角度θ１が４３度の第１プリズム９ａと第２プリズム９ｂとを誘電体多層膜９ｃを介して接合して、戻り光の光軸を誘電体多層膜９ｃに対して入射角４７度で入射させるようにしたが、逆に、第１プリズム９ａおよび第２プリズム９ｂの角度θ１を４７度として、戻り光の光軸を誘電体多層膜９ｃに対して入射角４３度で入射させるように構成することもできる。また、これら角度θ１および誘電体多層膜９ｃに対する戻り光の光軸の入射角は、４５度以外の任意の角度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態による光ヘッドの要部の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す光検出器に入射する戻り光の光軸の入射角および再生パワーを変化させたときのエラーレートの実験結果を示す図である。
【図４】従来の光ヘッドの要部の構成を示す図である。
【図５】図４に示す光検出器の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３  ビームスプリッタ
３ａ  第１のプリズム
３ｂ  第２のプリズム
３ｃ  誘電体多層膜
４，５  光検出器
６  ミラープレート
８  対物レンズ
９  偏光ビームスプリッタ
９ａ  第１プリズム
９ｂ  第２プリズム
９ｃ  誘電体多層膜
９ｄ  出射面
１０  １／２波長板
１１  集光レンズ
１２  ＭＰＵ（可動ピックアップ）
１３  光磁気ディスク
１４  ＦＰＵ（固定ピックアップ）
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ  基準面
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  光軸
【図１】
2005135517.tif 000003
【図２】
2005135517.tif 000004
【図３】
2005135517.tif 000005
【図４】
2005135517.tif 000006
【図５】
2005135517.tif 000007